efek warna air pada unjuk kerja distilasi air ...i efek warna air pada unjuk kerja distilasi air...

i

EFEK WARNA AIR PADA UNJUK KERJA

DISTILASI AIR ENERGI SURYA

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan

Mencapai Derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

Oleh :

Bagus Sapto Nugroho

NIM : 155214006

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2019

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE EFFECT OF WATER COLOR ON THE PERFORMANCE OF

SOLAR ENERGY WATER DISTILLATION

FINAL PROJECT

As Partial Fullfillment Of The Requirement

To Obtain The Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering

By:

BAGUS SAPTO NUGROHO

Student Number: 155214006

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

YOGYAKARTA

2019


vii

ABSTRAK

Ketersediaan air bersih di Indonesia yang sangat minim merupakan masalah yang

sangat penting. Teknologi distilasi air merupakan salah satu solusi untuk

mendapatkan air bersih. Pada prinsipnya distilasi, merupakan proses penyulingan

air kotor atau air yang telah tekontaminasi zat tertentu untuk menghasilkan air layak

minum. Dalam proses penyulingan air tersebut terjadi beberapa proses yakni,

perpindahan panas, penguapan dan pengembunan. Salah satu faktor untuk

meningkatkan proses penguapan yaitu dengan penambahan konsentrasi zat atau

cairan yang berfungsi mempercepat kenaikan suhu pada air yang akan didistilasi.

Konsentrasi warna merupakan salah satu metode dalam mempercepat laju

penguapan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa efek warna air pada proses

distilasi dengan yang tidak menggunakan warna. Terdapat beberapa parameter yang

akan divariasikan, diantaranya: (1) konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30ml)

dan tanpa konsentrasi warna, (2) konsentrasi warna biru sebesar 1% (30ml) dan

tanpa konsentrasi warna, (3) konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30ml) dan tanpa

konsentrasi warna, (4) konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60ml) dan tanpa

konsentrasi warna, (5) konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90ml) dan tanpa

konsentrasi warna. Parameter yang diukur adalah (1) temperatur kaca pada bak

absorber air tanpa konsentrasi berwarna, (2) temperature air bak absorber

dengan konsentrasi berwarna, (3) temperatur kaca pada bak absorber air

dengan konsentrasi berwarna, (4) temperatur air bak absorber tanpa konsentrasi

berwarna, (5) temperatur sekitar, (6) massa hasil air destilasi. Hasil penelitian ini

dengan menambahkan konsentrasi warna hitam sebesar 1 % dapat menghasilkan

air sebanyak 1, 3 liter dengan efisiensi sebesar 55% dan pada air tanpa konsentrasi

warna menghasilkan air sebanyak 0,74 liter dengan efisiensi sebesar 32%.

Kata kunci: efek penambahan konsentrasi warna, hasil air distilasi, efisiensi


viii

ABSTRACT

The minimum availability of clean water in Indonesia is a crucial problem. Water

distillation technology is one solution to get the clean water. In principle,

distillation is a process of distilling dirty or contaminated water to get portable

water. There are several processes occur in the process of distillation water,

namely heat transfer, evaporation and condensation. One factor to quicken the

evaporation process is by increasing the concentration of the liquids. The colour

concentration is one method in accelerating the rate of evaporation. This study aims

to analyze the effect of water coloured to the distillation process compare to the

addition of colourless liquids. There are several parameters that will be varied,

including: (1) 1% (30 ml) of yellow concentration and without the coloured

concentration, (2) 1% (30 ml) of blue concentration and without coloured

concentration, (3) 1% (30 ml) of black concentration and without coloured

concentration (4) 2% (60 ml) of black concentration and without coloured

concentration, (5) 3% (90 ml) of black concentration and without coloured

concentration. The parameters measured are (1) the glass temperature of absorber

tub with colorless concentration, (2) the water temperature of absorber tub with

coloured concentration, (3) the glass temperature of absorber tub with coloured

concentration, (4) the water temperature of absorber tub without coloured

concentration, (5) the ambient temperature, (6) the mass of the distilled water. The

results by adding 1% (30 ml) of coloured concentration produces 1.3 litres with an

efficiency of 55% meanwhile in water without coloured concentration produces

0.74 liters an efficiency of 32%.

Keywords: the effect of adding coloured concentration, distilled water, efficiency


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

limpahan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik

dan tepat pada waktunya. Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib mahasiswa

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata

Dharma, untuk memperoleh ijazah maupun gelar S1 Teknik Mesin. Berkat

bimbingan, nasihat dan doa yang diberikan dari berbagai pihak, akhirnya penulis

dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan maksimal. Oleh karena itu, dengan

segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,

Yogyakarta.

3. Ir. Fransiscus Asisi Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing dalam

proses pembuatan alat dan penelitian Tugas Akhir ini.

4. Doddy Purwadianto S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi, Prodi

Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,

Yogyakarta, yang mengijinkan dan memfasilitasi dalam melakukan

penelitian.

5. Dr. Eng. I Made Wicaksana Ekaputra, selaku Dosen Pembimbing

Akademik.


x

6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ilmu pengetahuan

selama kuliah.

7. Seluruh Tenaga Kependidikan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains

dan Teknologi, yang telah membantu penulis selama perkuliahan hingga

selesainya penulisan skripsi ini.

8. Keluarga tercinta, Sugeng (Ayah), Martini (Ibu), Winda Oktavia (Kakak),

Diyan Krisnawati (Kakak) yang selalu mendukung, mendoakan, semangat

dan bantuan baik berupa moral dan materi kepada penulis.

9. Teman dan sahabat: Favian Elfreda, Eduardus Doni Setiawan, Peter Gigih

Trimulyohadi, Rizky Bayu Aji, Steven Agung, Natan Andang Pratiwan,

Gregorius Widyatmoko, Sekar Widhi Hayuningtyas, Michael Bobby

Christian, Stevanus Bayu, Hieronimus Fredy Morgan, Dominicus Bagus,

Dimas Hanung Pamungkas, Kornelius Endi Marwanto, serta teman-teman

surya lainnya dan seluruh teman dan sahabat Teknik Mesin yang tidak dapat

disebutkan satu persatu.

10. Seluruh teman dan sahabat SATMENWA IGNATIAN USD yang tidak

dapat disebutkan satu persatu.

11. Seluruh teman dan sahabat Staff Humas PMB 2018/2019 yang tidak dapat

disebutkan satu persatu.

12. Septyan Wulandari yang selalu memberikan doa dan kasihnya.

13. Keluarga Revival Total Ministry Yogyakarta yang telah memberikan doa,

dukungan dan semangat kepada penulis


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

TITLE PAGE ........................................................................................................... ii

LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................. v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI................................. vi

KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN ...................................................... vi

AKADEMIS ........................................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ........................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xix

BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................... 3

1.3 Rumusan Masalah ...................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ........................................................................................ 3

1.5 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 4

1.6 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 5

2.2 Landasan Teori........................................................................................... 6

BAB III METODE PENELITIAN.......................................................................... 9

3.1 Metodologi Penelitian ................................................................................ 9

3.2 Variabel yang Divariasikan ...................................................................... 10

3.3 Langkah Penelitian................................................................................... 10

3.4 Skema dan Spesifikasi Alat ..................................................................... 11

3.5 Parameter yang Diukur ............................................................................ 13


xiii

3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data ......................................................... 13

3.7 Langkah Analisis Data ............................................................................. 14

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 15

4.1 Data Penelitian ......................................................................................... 15

4.2 Hasil Perhitungan ..................................................................................... 18

4.3 Analisis Pengaruh Warna Air terhadap Unjuk Kerja Variasi 1, 2, 3, 4 dan

5................................................................................................................ 21

4.4 Analisis Pengaruh Warna Air terhadap Unjuk Kerja Variasi 1, 2, dan 3 34

4.5 Konsentrasi Warna Kuning Sebesar 1% (30 ml) pada Unjuk Kerja Model

Penelitian (Variasi 1) ............................................................................... 38

4.6 Konsentrasi Warna Biru Sebesar 1% (30 ml) pada Unjuk Kerja Model


4.7 Konsentrasi Warna Hitam Sebesar 1% (30 ml) pada Unjuk Kerja Model

Penelitian (Variasi 3) .............................................................................. 44

4.8 Analisis Pengaruh Konsentrasi Warna Air Terhadap Unjuk Kerja Variasi

3, 4, dan 5 ................................................................................................. 47







BAB V PENUTUP ................................................................................................ 60

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 60

5.2 Saran ........................................................................................................ 61

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 62

LAMPIRAN .......................................................................................................... 64


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Data Model Pembanding Tanpa Menggunakan Konsentrasi Warna dan

Model Penelitian dengan Warna Kuning pada Konsentrasi Sebesar 1%

(30 ml) (Variasi 1) .............................................................................. 15


Model Penelitian dengan Warna Biru pada Konsentrasi sebesar 1% (30

ml) (Variasi 2) .................................................................................... 16


Model Penelitian dengan Warna Hitam pada Konsentrasi Sebesar 1%

(30 ml) (Variasi 3) .............................................................................. 16



(60 ml) (Variasi 4) .............................................................................. 17


Model Penelitian dengan Warna Hitam pada Konsentrasi Sebanyak 3%

(90 ml) (Variasi 5) .............................................................................. 17

Tabel 4.6. Unjuk Kerja Rata-Rata Harian Alat Distilasi ..................................... 18

Tabel 4.7. Data Hasil Perhitungan Model Pembanding Tanpa Menggunakan

Konsentrasi Warna (Variasi 1) ........................................................ 18

Tabel 4.8. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Kuning

pada Konsentrasi Sebesar 1% (30 ml) (Variasi 1) ............................. 18


Konsentrasi Warna (Variasi 2) ........................................................... 19

Tabel 4.10. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Biru

pada Konsentrasi Sebesar 1% (30 ml) (Variasi 2) ............................ 19



Tabel 4.12. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Hitam

pada Konsentrasi Sebesar 1% (30 ml) (Variasi 3) ........................... 20


xv


Konsentrasi Warna (Variasi 4) ...................................................... 20


pada Konsentrasi Sebesar 2% (60 ml) (Variasi 4) ............................. 20




pada Konsentrasi Sebesar 3% (90 ml) (Variasi 5) ............................ 21


xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Skema alat distilasi secara umum .................................................... 6

Gambar 3.1. Alat Penelitian ............................................................................... 11

Gambar 3.2. Dimensi Absorber .......................................................................... 12

Gambar 4.1. Perbandingan Hasil Air pada Model Pembanding dengan Model

Penelitian (Variasi 1, 2, 3, 4 dan 5) ............................................... 22

Gambar 4.2. Perbandingan Efisiensi pada Model Pembanding dengan Alat

Penelitian (Variasi 1, 2, 3, 4 dan 5) ............................................... 23

Gambar 4.3. Perbandingan ΔT pada Model Pembanding dengan Model

Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 1, 2, 3, 4,

dan 5) ............................................................................................. 24

Gambar 4.4. Perbandingan quap pada Model Pembanding dengan Model

Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 1, 2, 3,4,

dan 5) ............................................................................................. 25

Gambar 4.5. Perbandingan qkonv pada Model Pembanding dengan Model


dan 5) ............................................................................................. 26

Gambar 4.6. Perbandingan qrad pada Model Pembanding dengan Model


dan 5) ............................................................................................. 29

Gambar 4.7. Perbandingan qtotal pada Model Pembanding dengan Model


dan 5) ............................................................................................. 29

Gambar 4.8. Perbandingan hkonv pada Model Pembanding dengan Model


dan 5) ............................................................................................. 31

Gambar 4.9. Perbandingan ΔT. hkonv pada Model Pembanding dengan Model


dan 5) ............................................................................................. 33


xvii

Gambar 4.10. Perbandingan qtotal dengan Gpada Model Pembanding dengan

Model Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 1, 2, 3,

4 dan 5) .......................................................................................... 34


Penelitian (Variasi 1, 2, dan 3) ...................................................... 36

Gambar 4.12. Perbandingan Efisiensi pada Model Pembanding dengan Model

Penelitian (Variasi 1, 2, dan 3) ...................................................... 36


Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 1, 2, dan 3) ............... 38


Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 1) .............................. 39



Gambar 4.16. Perbandingan ΔT. hkonv pada Model Penelitian dengan Model

Pembanding pada Variasi Warna Air (Variasi 1) .......................... 41














Penelitian (Variasi 3, 4, Dan 5) ..................................................... 48

Gambar 4.24. Perbandingan Efisiensi pada Model Pembanding dengan Model

Penelitian (Variasi 3, 4, Dan 5) ..................................................... 49


xviii


Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 3, 4, Dan 5) .............. 51


Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 3) ................ 52










Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna(Variasi 4) ................. 56








xix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto Alat Distilasi ............................................................................. 64

Lampiran 2. Alat Bantu Pengukuran ..................................................................... 66

Lampiran 3. Tabel Uap A-8 .................................................................................. 67


BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Untuk menunjang segala aktivitas dalam kehidupan sehari-hari air bersih

memiliki peran penting bagi seluruh makhluk hidup, khususnya untuk minum.

Sepertiga dari Bumi didominasi oleh air. Namun, faktanya seluruh makhluk

hidup masih dalam kondisi krisis dalam hal air bersih untuk menunjang

kehidupan tiap harinya. Di Indonesia masih terdapat banyak daerah yang belum

terpenuhi akan ketersediaan air bersih. Sumber air yang ada seringkali

tergolong tidak layak digunakan, apabila digunakan dapat mengganggu

kesehatan jika dikonsumsi secara langsung. Untuk itu air kotor tersebut harus

diproses terlebih dahulu agar bisa digunakan. Dengan perkembangan teknologi

yang semakin berkembang, distilasi merupakan salah satu cara untuk mengatasi

permasalahan dalam ketersediaan air bersih.

Penelitian ini menggunakan alat distilasi air energi matahari jenis absorber

bak. Alat distilasi air memiliki dua komponen utama yakni absorber dan

penutup kaca. Absorber berfungsi sebagai tempat air kotor yang akan didistilasi

sekaligus sebagai penyerap energi matahari. Penutup kaca berfungsi sebagai

tempat pengembunan uap air.

Unjuk kerja alat distilasi dipengaruhi oleh dua faktor utama yaitu penguapan

dan pengembunan. Penguapan dan pengembunan yang lebih baik akan

menghasilkan unjuk kerja yang maksimal. Salah satu faktor untuk

meningkatkan proses penguapan yaitu dengan diberikan konsentrasi zat atau

cairan yang berfungsi mempercepat kenaikan suhu pada air yang akan


2

didistilasi. Unjuk kerja tersebut dapat diukur dari efisiensi alat distilasi.

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi efisiensi, antara lain: tingkat

absorbtivitas absorber dalam menyerap panas, temperatur pada kaca dalam

mengembunkan uap air, jumlah volume air dan temperatur didalam alat

distilasi.

Pemberian konsentrasi warna merupakan salah satu metode dalam

mempercepat laju penguapan. Hal dikarenakan absorbtivitas pada absorber

lebih efektif dalam menyerap energi matahari. Dari beberapa warna yang ada

warna hitam merupakan warna yang memiliki tingkat absorbtivitas yang baik

diantara warna lainnya.

Permasalahan dari alat distilasi air energi matahari jenis absorber bak saat

ini adalah masih rendahnya unjuk kerja yang dihasilkan. Hal ini disebabkan

proses penguapan dan pengembunan yang belum sempurna. Pada umumnya

jenis absorber yang sering digunakan yakni jenis asborber bak dan kain. Jika

dibandingkan, jenis absorber bak lebih sederhana. Namun, unjuk kerja yang

dihasilkan termasuk yang terendah dari jenis lainnya. Massa air yang cukup

banyak pada bak merupakan salah satu penyebab proses penguapan yang terjadi

menjadi lambat. Konsentrasi warna pada air yang akan didistilasi membuat

absorbtivitas dalam menyerap energi matahari menjadi lebih cepat. Sehingga

energi panas yang dihasilkan jauh lebih cepat diterima dan banyak. Kemudian

berpindah ke daerah yang memiliki suhu lebih rendah (kaca) sehingga proses

pengembunan dapat berlangsung dengan optimal.


3

1.2 Identifikasi Masalah

Pada latar belakang dijelaskan bahwa pada alat distilasi energi surya ada dua

proses utama yang terjadi, yaitu penguapan dan pengembunan. Proses penguapan

diantaranya dipengaruhi oleh temperatur air masukan dan volume air yang akan

dimurnikan. Pada penelitian ini, temperatur air yang akan dijernihkan ditingkatkan

dengan penambahan konsentrasi warna dengan nilai yang berbeda pada alat distilasi

energi surya tipe bak yang akan mempengaruhi laju dan waktu proses penguapan.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan dari identifikasi masalah, dapat ditemukan beberapa rumusan

masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh warna air terhadap unjuk kerja alat distilasi?

2. Bagaimana pengaruh konsentrasi warna air terhadap unjuk kerja alat

distilasi?

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini yakni meliputi:

1. Luasan bak distilasi 0,42 m2.

2. Konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml).

3. Konsentrasi warna biru sebesar 1% (30 ml).

4. Konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml).

5. Konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60 ml).

6. Konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90ml).

7. Energi panas yang diterima dianggap merata (pada permukaan kaca).


4

1.5 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian alat distilasi air energi surya jenis bak dengan

menggunakan konsentrasi warna ini adalah:

1. Menganalisis pengaruh warna air terhadap unjuk kerja alat distilasi.

2. Menganalisis pengaruh konsentrasi warna terhadap unjuk kerja alat

distilasi.

1.6 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian alat distilasi air energi surya jenis bak dengan

konsentrasi warna ini adalah:

1. Dapat dikembangkan menjadi prototype dan produk teknologi tepat

guna alat distilasi energi surya sehingga dapat memenuhi kebutuhan air

bersih khususnya di daerah yang kesulitan mendapatkan air bersih.

2. Menambah kepustakaan mengenai teknologi distilasi dengan energi

surya.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka

Beberapa penelitian tentang faktor yang mempengaruhi unjuk kerja alat

distilasi air energi surya, diantaranya: Jenis absorber, pengaruh temperatur sekitar,

jumlah energi surya yang diterima alat distilasi (Arunkumar, et al., 2010), pengaruh

tebal dan kemiringan kaca penutup (Al-Garni, et al.,2011), pengaruh jenis dan

volume konsentrasi zat kontaminasi serta warna air yang akan didistilasi membuat

proses distilasi lebih optimal daripada tanpa penambahan konsentrasi (Patel),

pengaruh ketinggian air di bak air (Anil, 2006), pengaruh bahan dan bentuk

absorber (Naim, 2002), pengaruh penambahan luasan absorber berupa pemberian

kolektor dan reflektor mendapatkan hasil air yang lebih banyak (Widyatmoko,

2018) dan pengaruh beda temperatur air dalam bak distilasi dengan temperatur

kaca (Abdenacer, 2007). Penelitian intensitas radiasi matahari sangat

mempengaruhi jumlah energi yang masuk pada kolektor (Astawa, 2011). Penelitian

alat distilasi dengan penambahan kolektor meningkatkan produksi harian sebesar

231% dan menurunkan efisiensi alat 2,5% (Badran, et al., 2005). Efek pendinginan

kaca pada alat distilasi air energi surya jenis absorber kain dengan kaca tunggal

memperoleh hasil yang memuaskan pada saat suhu matahari mencapai puncak serta

diperoleh laju alir massa air pendingin optimum sebesar 1,5 m/s dibawah atau di

atas nilai optimum tersebut akan menyebabkan turunnya efisiensi (Janarthanan, et

al., 2006). Keuntungan alat distilasi energi surya sebagai penjernih air diantaranya


6

tidak memerlukan biaya tinggi dalam pembuatannya, pengoperasian dan

perawatannya mudah (Kunze., 2001).

2.2 Landasan Teori

Pada sistem distilasi terjadi beberapa proses yakni perpindahan panas,

penguapan, dan pengembunan. Dari ketiga proses tersebut terdapat dua langkah

utama yang dilakukan yaitu penguapan dan pengembunan. Faktor yang

mempengaruhi terjadinya proses penguapan diantaranya adalah luas permukaan zat

cair, aliran udara di atas permukaan air, tekanan yang rendah, lama waktu

pemanasan, dan temperatur air yang akan didistilasi. Sedangkan faktor yang

mempengaruhi pengembunan diantaranya adalah perbedaan temperatur, tekanan,

dan kelembaban. Komponen utama yang terdapat pada alat distilasi air energi surya

yaitu bak air dan kaca penutup (Gambar 2.1). Bak air juga berfungsi sebagai

absorber yaitu sebagai penyerap energi panas matahari yang akan memanaskan air

untuk diuapkan. Kaca penutup berfungsi sebagai kondenser yang berfungsi untuk

pengembunan uap air. Bagian umum lain yang terdapat pada alat distilasi yaitu

saluran air masuk (kotor) dan saluran air keluar (bersih).

Gambar 2.1. Skema alat distilasi secara umum


7

Keunggulan distilasi air energi surya jenis absorber bak diantaranya: tidak

memerlukan pengaturan aliran air masukkan dan tidak ada kerugian energi panas

karena keluarnya air yang tidak menguap dari alat distilasi. Sedangkan

kelemahannya adalah unjuk kerja distilasi jenis absorber bak merupakan yang

terendah jika dibandingkan distilasi jenis lainnya, misalnya jenis absorber kain.

Rendahnya unjuk kerja pada distilasi air energi surya jenis absorber bak

diantaranya disebabkan proses penguapan yang kurang efektif. Kurang efektifnya

proses penguapan disebabkan jumlah massa air yang besar tiap satuan luas absorber

karena semakin besar massa air yang digunakan membutuhkan waktu yang lebih

lama dalam proses penguapan. Selain itu, posisi absorber yang tidak sejajar dengan

kaca penutup menyebabkan terjadinya efek bayangan pada permukaan air sehingga

jumlah energi surya yang dapat diterima kurang optimal.

Efisiensi distilasi didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi

yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi yang datang

selama waktu tertentu (Arismunandar, 1995). Efisiensi distilasi dapat dihitung

dengan menggunakan persamaan :

𝜂𝑑 =𝑚 . ℎ𝑓𝑔

𝐴𝑐. ∫ 𝐺𝑡

0 .𝑑𝑡

(1)

dengan ηd adalah efisiensi distilasi (%), Ac adalah luasan absorber (m2) , dt adalah

lama waktu pemanasan (detik), G adalah radiasi surya yang datang (watt), hfg adalah

panas laten penguapan air (kJ/kg), dan m adalah hasil air distilasi (kg). Sebagian

energi panas dari absorber akan dikonveksikan ke kaca. Energi yang dikonveksikan

dihitung menggunakan :


8

𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 = ℎ𝑘𝑜𝑛𝑣 × (𝑇𝑊 − 𝑇𝐶) (2)

dengan qkonv adalah bagian energi surya yang hilang karena konveksi (watt), TW

adalah temperatur air (oC) , TC adalah temperatur kaca penutup (oC), dengan kata

lain selisih Tw dan Tc disebut ∆T (oC), hkonv adalah koefisien konveksi

(watt/m2.oC). koefisien konveksi ini dapat dihitung dengan:

ℎ𝑘𝑜𝑛𝑣 = 88,84 × 10−3 . (𝑇𝑊 − 𝑇𝐶 +𝑃𝑊−𝑃𝐶

268,9×10−3−𝑃𝑊× 𝑇𝑊)

1

3 (3)

energi penguapan dapat dihitung dengan persamaan :

𝑞𝑢𝑎𝑝 = (16,27 × 10−3). 𝑞𝑘𝑜𝑛𝑣 . (𝑃𝑊−𝑃𝐶

𝑇𝑊−𝑇𝐶 ) (4)

atau

𝑞𝑢𝑎𝑝 =𝑚 .ℎ𝑓𝑔

𝑑𝑡 (5)

dengan quap adalah bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan

(watt), PW adalah adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), dan PC

adalah tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup (N/m2) dan G adalah

radiasi surya yang datang (watt). Untuk menghitung energi radiasi qrad (watt), εw

adalah emisivitas dengan persamaan:

𝑞𝑟𝑎𝑑 = 𝜎 𝜀𝑤 (𝑇𝑤4 − 𝑇𝑐4 ) (6)


BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metodologi Penelitian

Pengambilan data pada penelitian ini menggunakan dua alat distilasi

yaitu (1) model pembanding (distilasi bak berisikan air biasa (air ledeng)

tanpa warna) dan (2) model penelitian (distilasi bak dengan warna).

Pengambilan data kedua alat tersebut dilakukan pada waktu yang bersamaan

hal ini dilakukan karena energi surya yang diperlukan dalam proses

penyulingan selalu berubah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen

lapangan yang didahului dengan studi literatur dari jurnal tentang penelitian

distilasi air energi surya yang pernah dilakukan. Selain itu, dilakukan juga

studi literatur tentang teori-teori dasar yang mendukung hipotesis dan analisis

data. Eksperimen diawali dengan membuat model distilasi air energi surya.

Model absorber yang akan digunakan pada penelitian ini adalah absorber tipe

bak. Setelah model alat eksperimen selesai di buat maka langkah selanjutnya

adalah melakukan pengujian. Pengujian yang dilakukan adalah uji kebocoran.

Langkah selanjutnya adalah pengambilan dan analisis data. Pengambilan data

dilakukan pada jam 08:00 sampai jam 16:00. Pengambilan data dilakukan

secara urut mulai dari variasi 1 sampai variasi 5. Setelah pengambilan data

selesai selanjutnya akan dilakukan pengolahan data dan penyusunan artikel

ilmiah. Artikel ilmiah yang telah disusun akan diseminarkan dan akan

diperbaiki untuk menjadi naskah skripsi.


10

3.2 Variabel yang Divariasikan

Untuk mengetahui efek dari beberapa konsentrasi warna terhadap unjuk

kerja alat distilasi jenis bak maka dilakukan beberapa variasi. Untuk

mengetahui efek tersebut terhadap unjuk kerja akan dilakukan variasi distilasi

bak menggunakan konzentrasi warna. Volume alat penelitian dan alat

pembanding sebesar 3 Liter. Variasi pada alat penelitian terdiri dari:

1. Warna kuning sebesar 1% (30ml) (variasi 1),

2. Warna biru sebesar 1% (30ml) (variasi 2),

3. Warna hitam sebesar 1% (30ml) (variasi 3),

4. Warna hitam sebesar 2% (60ml) (variasi 4) dan

5. Warna hitam sebesar 3% (90ml) (variasi 5).

3.3 Langkah Penelitian

Penelitian akan dimulai dengan membuat alat penelitian dan dilanjutkan

dengan analisis data. Langkah-langkah penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan alat distilasi yaitu dua alat distilasi jenis bak dengan

dimensi yang sama, alat pembanding berisikan air biasa dan air yang

telah ditambahkan konsentrasi warna sebagai penelitian.

2. Mempersiapkan alat-alat ukur yang akan digunakan di antaranya adalah

sensor temperature, sensor etape, solar meter, microcontroller Arduino,

gelas ukur, busur, dan stopwatch.

3. Melakukan pemberian konsentrasi warna pada volume air didalam bak

sesuai dengan variasi yang ditentukan.


11

4. Menguras kedua bak distilasi untuk variasi berikutnya yang telah

ditentukan.

5. Memonitor parameter-parameter yang diukur oleh sensor.

6. Melakukan pengulangan langkah 1 sampai 4 dengan variasi yang

ditentukan.

Pengambilan data untuk tiap variasi dilakukan selama delapan jam

(08.00–16.00). Pengumpulan data dilakukan dengan sensor yang diatur

dengan mikrokontroler, sehingga dapat dilakukan pengambilan data setiap 10

detik. Data perhitungan diambil dengan merata-ratakan semua parameter

yang didapatkan selama satu jam dalam delapan jam.

3.4 Skema dan Spesifikasi Alat

Gambar 3.1. Skema Alat


12

Dalam penelitian ini digunakan dua buah alat, yaitu alat distilasi jenis

bak yang tanpa warna (model pembanding) dan alat distilasi bak yang

menggunakan warna (model penelitian).

Gambar 3.2. Dimensi Absorber

Spesifikasi alat distilasi bak adalah sebagai berikut :

1. Kemiringan kaca absorber 15o.

2. Bak penampungan air terbuat dari multiplek 62 cm x 81 cm dengan

ketebalan 4,5 cm.

3. Luasan absorber alat distilasi adalah 55 cm x 77 cm.

4. Absorber terbuat dari alumunium plat dengan tebal 1,5 mm.

5. Tebal dinding 3 cm.

6. Dinding alat dilapisi dengan karet hitam dengan ketebalan 3 mm.

7. Penutup alat mengunakan kaca dengan ketebalan 3 mm.


13

3.5 Parameter yang Diukur

Pada penelitian ini parameter-parameter yang akan diukur diantaranya

adalah: temperatur absorber distilasi bak (T4), temperatur kaca distilasi bak

(T1), temperatur absorber distilasi bak alat pembanding (T2), temperatur

kaca distilasi bak alat pembanding (T3), temperatur lingkungan (T5),

kenaikan dan jumlah air distilasi yang dihasilkan (m), dan energi panas yang

datang dari energi surya (G). Dengan temperatur akan diukur dalam satuan

oC, jumlah air distilasi yang dihasilkan dalam satuan liter, dan energi panas

yang datang melalui energi surya dalam satuan watt.

3.6 Alat Pendukung Pengambilan Data

Alat-alat pendukung untuk pengambilan data pada penelitian ini adalah

sebagai berikut:

1. Solar meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur besarnya

radiasi matahari yang datang dalam satuan watt.

2. Gelas ukur adalah alat yang digunakan untuk menampung dan sekaligus

digunakan untuk melihat jumlah air hasil distilasi.

3. Sensor temperatur ini digunakan untuk mengetahui temperatur

absorber, temperatur kaca , temperatur sekitar.

4. Sensor etape ini digunakan untuk melihat kenaikan hasil air distilasi.

5. Microcontroller Arduino digunakan untuk pengambilan data selama

penelitian dengan cara kerja menangkap sinyal dari sensor-sensor yang

telah dipasang pada alat.


14

6. Busur digunakan untuk membantu dalam pengukuran kemiringan

posisi alat penelitian.

3.7 Langkah Analisis Data

Langkah analisis data dan pembahasan tentang fenomena yang terjadi

dilakukan dengan pembuatan grafik perbandingan. Untuk menganalisis efek

konsentrasi warna didalam alat distilasi terhadap unjuk kerja akan dibuat

grafik sebagai berikut:

1. Analisis perbandingan unjuk kerja total harian pada variasi 1, 2, dan 3.

2. Analisis perbandingan quap, qkonv, qrad, qtotal, ∆T, hkonv , dan ∆T.hkonv pada

variasi 1, 2, dan 3.

3. Analisis perbandingan unjuk kerja total harian pada variasi 3, 4, dan 5.

4. Analisis perbandingan quap, qkonv, qrad, qtotal, ∆T, hkonv , dan ∆T.hkonv pada

variasi 3, 4, dan 5.


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

Berikut adalah data-data yang diperoleh selama penelitian. Data-data

hasil penelitian akan ditampilkan dalam rata-rata tiap jam.


Model Penelitian dengan Warna Kuning pada Konsentrasi Sebesar 1%

(30 ml) (Variasi 1)

Jam

Model Pembanding Model Penelitian Radiasi

Matahari Temperatur

Hasil Air Temperatur

Hasil Air Kaca Bak Kaca Bak

T1 T4 Δmd T2 T3 Δmd G

(°C) (°C) (liter/hari) (°C) (°C) (liter/hari) (watt)

8 37,91 37,58

0,63

37,58 37,16

0,65

142,62

9 40,47 45,42 45,42 45,71 126,10

10 48,62 56,92 56,92 56,91 227,91

11 46,15 57,20 57,20 57,24 141,06

12 49,99 63,72 63,72 62,57 259,56

13 47,51 64,95 64,95 63,63 162,99

14 40,21 53,47 53,47 52,66 64,58

15 38,27 46,37 46,37 45,92 66,85

16 37,50 44,25 44,25 44,25 29,57

Rata-rata 42,96 52,21 0,63 52,21 51,78 0,65 135,69


16


Model Penelitian dengan Warna Biru pada Konsentrasi sebesar 1% (30

ml) (Variasi 2)

Jam


Matahari Temperatur





8 37,07 36,98

0,35

38,09 39,12

0,50

129,20

9 40,34 41,13 44,97 46,69 143,42

10 46,25 47,13 53,08 54,80 173,26

11 49,86 50,73 59,34 60,60 173,58

12 46,59 49,20 59,01 58,79 145,07

13 39,91 42,63 52,69 51,30 71,75

14 34,46 35,36 44,06 42,95 20,81

Rata-rata 42,07 43,31 0,35 50,18 50,61 0.50 122,44


Model Penelitian dengan Warna Hitam pada Konsentrasi Sebesar 1% (30

ml) (Variasi 3)

Jam


Matahari Temperatur





8 40,39 39,80

0,74

39,17 40,56

1,30

198,63

9 49,08 49,19 55,31 58,05 259,31

10 56,27 57,62 67,12 69,15 290,08

11 60,11 62,74 74,08 74,28 299,84

12 59,81 62,37 74,75 74,58 262,19

13 55,03 56,88 70,25 70,00 207,03

14 46,23 48,42 59,50 58,83 94,76

15 38,17 39,42 47,12 46,30 54,37

16 39,85 40,25 44,40 44,00 77,95

Rata-rata 49,44 50,74 0,74 59,08 59,53 1,30 193,80


17



(60 ml) (Variasi 4)

Jam


Matahari Temperatur





8 37,35 36,67

0,62

37,55 38,06

0,95

155,19

9 42,63 42,52 48,29 49,76 184,88

10 50,40 51,50 59,43 61,31 253,51

11 57,43 59,46 70,02 70,64 291,08

12 57,06 60,17 71,64 70,44 250,27

13 45,69 46,96 59,56 58,03 54,46

14 45,86 46,80 55,41 53,84 186,45

15 41,12 42,94 53,15 51,38 73,08

16 36,85 38,45 47,35 45,75 37,63

Rata-rata 46,04 47,27 0,62 55,82 55,47 0,95 165,17


Model Penelitian dengan Warna Hitam pada Konsentrasi Sebanyak 3%

(90 ml) (Variasi 5)

Jam


Matahari Temperatur





8 41,15 40,97

0,52

39,47 39,72

0,71

208,82

9 44,44 45,22 52,05 52,78 184,37

10 43,88 43,94 53,23 54,04 136,49

11 42,72 43,91 53,15 53,37 128,50

12 47,39 49,54 57,70 57,52 224,95

13 43,02 45,68 57,05 55,81 126,39

14 40,52 43,07 52,96 51,42 118,50

15 35,90 38,36 47,80 46,26 57,04

16 31,50 34,00 44,00 42,00 32,26

Rata-rata 41,17 42,74 0,52 50,82 50,32 0,71 135,26


18

4.2 Hasil Perhitungan

Tabel 4.6. Unjuk Kerja Rata-Rata Harian Alat Distilasi

Variasi

Model

Pembanding Model Penelitian Radiasi

Matahari Hasil Efisiensi Hasil Efisiensi

(liter) (%) (liter) (%) (watt)

1 0,63 39 0,65 40 135,69

2 0,35 32 0,5 45 122,44

3 0,74 32 1,3 55 193,80

4 0,62 31 0,95 47 165,17

5 0,52 32 0,71 43 135,26


Konsentrasi Warna (Variasi 1)

Tabel 4.8. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Kuning

pada Konsentrasi Sebesar 1% (30 ml) (Variasi 1)

Waktu Tc Tw ΔT ΔP G hkonv qkonv quap qrad qtotal ΔT. hkonv md

Jam (°C) (°C) (°C) (°C) (watt) (watt) (watt) (watt) (watt) (watt) (W. °C) (liter/m2/hari)

8 37,91 37,62 -0,30 -100,19 142,62

9 40,47 41,03 0,56 237,60 126,10

10 48,62 50,38 1,76 1190,91 227,91

11 46,15 48,03 1,87 1137,24 141,06

12 49,99 54,58 4,59 3480,83 259,56

13 47,51 52,54 5,03 3482,05 162,99

14 40,21 43,02 2,81 1261,40 64,58

15 38,27 39,45 1,17 433,68 66,85

16 37,50 38,25 0,75 256,00 29,57

Rata-rata 42,96 44,99 2,03 1264,39 135,69 2,55 5,16 52,37 0,0145 57,55 5,16 1,50

2,55 52,37 5,16 1,505,16 0,0145 57,55



8 37,58 37,16 0,42 136,72 142,62

9 45,42 45,71 -0,30 -166,96 126,10

10 56,92 56,91 0,01 7,11 227,91

11 57,20 57,24 -0,04 -40,34 141,06

12 63,72 62,57 1,15 1237,49 259,56

13 64,95 63,63 1,33 1467,49 162,99

14 53,47 52,66 0,81 631,01 64,58

15 46,37 45,92 0,45 260,37 66,85

16 44,25 44,25 0,00 0,00 29,57

Rata-rata 52,21 51,78 0,43 392,55 135,69 8,40 3,57 53,64 0,0050 57,22 3,57 1,55

8,40 3,57 53,64 0,0050 57,22 3,57 1,55


19



Tabel 4.10. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Biru






8 37,07 36,98 -0,08 -26,70 129,20

9 40,34 41,13 0,80 337,61 143,42

10 46,25 47,13 0,88 521,59 173,26

11 49,86 50,73 0,87 607,89 173,58

12 46,59 49,20 2,61 1644,72 145,07

13 39,91 42,63 2,72 1197,18 71,75

14 34,46 35,36 0,90 229,34 20,81

Rata-rata 42,07 43,31 1,24 644,52 122,44 3,71 4,60 38,86 0,0081 43,47 4,60 0,83

0,8343,47 4,603,71 4,60 38,86 0,0081



8 38,09 39,12 -1,04 -376,65 129,20

9 44,97 46,69 -1,72 -982,83 143,42

10 53,08 54,80 -1,71 -1380,77 173,26

11 59,34 60,60 -1,26 -1236,27 173,58

12 59,01 58,79 0,22 205,04 145,07

13 52,69 51,30 1,39 1042,55 71,75

14 44,06 42,95 1,11 558,77 20,81

Rata-rata 50,18 50,61 -0,43 -310,02 122,44 -10,93 4,72 55,13 -0,0046 59,84 4,72 1,19

59,84 4,72 1,19-10,93 4,72 55,13 -0,0046


Jam (°C) (°C) (°C) (°C) (watt) (watt) (watt) (watt) (watt) (watt) (W. °C) (liter/m2.

hari)

8 40,39 39,80 -0,59 -238,28 198,63

9 49,08 49,19 0,10 67,09 259,31

10 56,27 57,62 1,35 1208,80 290,08

11 60,11 62,74 2,63 2687,92 299,84

12 59,81 62,37 2,56 2590,47 262,19

13 55,03 56,88 1,85 1599,22 207,03

14 46,23 48,42 2,19 1347,32 94,76

15 38,17 39,42 1,26 462,42 54,37

16 39,85 40,25 0,40 161,68 77,95

Rata-rata 49,44 50,74 1,31 1098,52 193,80 3,42 4,47 61,16 0,0138 65,65 4,47 1,76

3,42 4,47 61,16 0,0138 65,65 4,47 1,76


20



Tabel 4. 13. Data Hasil Perhitungan Model Pembanding Tanpa Menggunakan


Tabel 4. 14. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Hitam



Jam (°C) (°C) (°C) (°C) (watt) (watt) (watt) (watt) (watt) (watt) (W. °C) (liter/m2.

hari)

8 39,17 40,56 -1,39 -555,50 198,63

9 55,31 58,05 -2,74 -2425,13 259,31

10 67,12 69,15 -2,03 -2462,59 290,08

11 74,08 74,28 -0,20 -277,73 299,84

12 74,75 74,58 0,17 244,12 262,19

13 70,25 70,00 0,25 318,41 207,03

14 59,50 58,83 0,67 641,73 94,76

15 47,12 46,30 0,82 490,68 54,37

16 44,40 44,00 0,40 209,66 77,95

Rata-rata 59,08 59,53 -0,45 -424,04 193,80 -15,44 6,93 106,53 -0,0079 113,45 6,93 3,10

6,93 3,10-15,44 6,93 106,53 -0,0079 113,45



8 37,35 36,67 -0,68 -215,27 155,19

9 42,63 42,52 -0,11 -50,55 184,88

10 50,40 51,50 1,10 792,27 253,51

11 57,43 59,46 2,03 1900,51 291,08

12 57,06 60,17 3,11 2924,12 250,27

13 45,69 46,96 1,27 742,13 54,46

14 45,86 46,80 0,94 547,77 186,45

15 41,12 42,94 1,82 840,56 73,08

16 36,85 38,45 1,60 535,74 37,63

Rata-rata 46,04 47,27 1,23 890,81 165,17 3,55 4,37 51,42 0,0105 55,80 4,37 1,48

3,55 4,37 51,42 0,0105 55,80 4,37 1,48



8 37,55 38,06 -175,33 -175,33 155,19

9 48,29 49,76 -977,78 -977,78 184,88

10 59,43 61,31 -1870,02 -1870,02 253,51

11 70,02 70,64 -801,56 -801,56 291,08

12 71,64 70,44 1565,38 1565,38 250,27

13 59,56 58,03 1455,03 1455,03 54,46

14 55,41 53,84 1292,33 1292,33 186,45

15 53,15 51,38 1336,26 1336,26 73,08

16 47,35 45,75 947,33 947,33 37,63

Rata-rata 55,82 55,47 307,96 307,96 165,17 15,59 5,49 78,11 0,01 83,61 5,49 2,26

5,49 2,2615,59 5,49 78,11 0,0051 83,61


21

Tabel 4. 15. Data Hasil Perhitungan Model Pembanding Tanpa Menggunakan


Tabel 4. 16. Data Hasil Perhitungan Model Penelitian Menggunakan Warna Hitam


4.3 Analisis Pengaruh Warna Air terhadap Unjuk Kerja Variasi 1, 2, 3, 4

dan 5

Pemberian konsentrasi warna pada alat distilasi energi surya dengan

absorber jenis bak berpengaruh pada proses distilasi yakni membuat laju

penguapan pada alat penelitian berlangsung jauh lebih cepat. Hal tersebut

dikarenakan absorbtivitas pada model penelitian (bak berisi air berwarna)

mampu menyerap radiasi matahari lebih banyak dibandingkan model

pembanding (bak berisi air biasa (air ledeng)). Pada penelitian ini didapatkan

hasil air yang dihasilkan dari model pembanding dan model penelitian.



8 41,15 40,97 -0,18 -79,23 208,82

9 44,44 45,22 0,78 421,69 184,37

10 43,88 43,94 0,07 33,64 136,49

11 42,72 43,91 1,19 594,73 128,50

12 47,39 49,54 2,16 1395,63 224,95

13 43,02 45,68 2,66 1406,58 126,39

14 40,52 43,07 2,55 1158,68 118,50

15 35,90 38,36 2,46 787,09 57,04

16 31,50 34,00 2,50 483,01 32,26

Rata-rata 41,17 42,74 1,58 689,09 135,26 3,86 6,09 43,33 0,01 49,43 6,09 1,24

3,86 0,01 49,436,09 43,33 1,246,09



8 39,47 39,72 -0,25 -98,89 208,82

9 52,05 52,78 -0,73 -557,46 184,37

10 53,23 54,04 -0,81 -647,86 136,49

11 53,15 53,37 -0,22 -169,25 128,50

12 57,70 57,52 0,18 163,84 224,95

13 57,05 55,81 1,24 1085,75 126,39

14 52,96 51,42 1,55 1168,19 118,50

15 47,80 46,26 1,55 937,88 57,04

16 44,00 42,00 2,00 978,94 32,26

Rata-rata 50,82 50,32 0,50 317,90 135,26 11,34 5,67 58,68 0,0054 64,35 5,67 1,69

5,67 1,690,0054 64,3511,34 5,67 58,68


22


Penelitian (Variasi 1, 2, 3, 4 dan 5)

Pada Gambar 4.1, dapat diketahui hasil air yang diperoleh dari proses

distilasi pada model pembanding sebesar 0,63 liter (1,5 liter/m2/hari) pada

variasi 1, pada variasi 2 sebesar 0,35 liter (0,83 liter/m2/hari) , pada variasi 3

sebesar 0,74 liter (1,76 liter/m2/hari), pada variasi 4 sebesar 0,62 liter (1,48

liter/m2/hari) dan pada variasi 5 sebesar 0,52 liter (1,24 liter/m2/hari). Hasil

air distilasi pada model penelitian sebesar 0,65 liter (1,55 liter/m2/hari) pada

variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)), pada variasi 2

(konsentrasi warna biru sebesar 1% (30 ml)) sebesar 0,5 liter (1,19

liter/m2/hari), pada variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml))

sebesar 1,3 liter (3,1 liter/m2/hari), pada variasi 4 (konsentrasi warna hitam

sebesar 2% (60 ml)) 0,95 liter (2,26 liter/m2/hari) dan pada variasi 5

(konsentrasi warna hitam 3% (90 ml)) sebesar 0,71 liter (1,69 liter/m2/hari).

Setelah melalui proses perhitungan didapatkan selisih antara model penelitian

0,63

0,35

0,74

0,62

0,52

0,65

0,5

1,3

0,95

0,71

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

Has

il (

lite

r)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


23

dengan model pembanding sebesar 3% pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar

43%, pada variasi 3 sebesar 76%, pada variasi 4 sebesar 53% dan pada variasi

5 sebesar 37%.

Gambar 4.2. Perbandingan Efisiensi pada Model Pembanding dengan Alat

Penelitian (Variasi 1, 2, 3, 4 dan 5)

Pada Gambar 4.2 dapat diketahui bahwa pada model penelitian dari

seluruh variasi yang dilakukan memiliki nilai efisiensi yang lebih besar

dibandingkan dengan model pembanding. Setelah dilakukan perhitungan

didapatkan selisih antara model penelitian dengan model pembanding sebesar

1 % pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 13 %, pada variasi 3 sebesar 23%,

pada variasi 4 sebesar 16% dan pada variasi 5 sebesar 11 %.

Pada Gambar 4.1 dan 4.2 dapat diketahui bahwa model penelitian memiliki

nilai yang lebih besar dibandingkan model pembanding. Hal ini disebabkan

absorbtivitas pada model penelitian akibat konsentrasi warna yang membuat

laju penguapan berlangsung lebih cepat dan memicu terjadinya pengembunan

39

32 32 31 32

40

45

55

4743

0

10

20

30

40

50

60

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

Efi

sien

si (

%)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


24

pada kaca. Radiasi matahari yang diserap juga lebih banyak membuat suhu

pada bak absorber (Tw) lebih besar dibandingkan suhu kaca (Tc).


Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 1, 2, 3, 4

dan 5)

Pada Gambar 4.3 dapat diketahui model pembanding tanpa

menggunakan konsentrasi warna memiliki selisih suhu antara suhu bak

absorber dengan suhu kaca lebih besar dibandingkan dengan model

penelitian yakni 2,03 °C pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 1,24 °C, pada

variasi 3 sebesar 1,31 °C, pada variasi 4 1,23 °C dan pada variasi 5 sebesar

1,58 °C. Pada model penelitian sebesar 0,43 °C pada variasi 1 (konsentrasi

warna kuning sebesar 1% (30 ml)), pada variasi 2 (konsentrasi warna biru

sebesar 1% (30 ml)) sebesar -0,43 °C , pada variasi 3 (konsentrasi warna

hitam sebesar 1% (30 ml)) sebesar -,0,45 °C, pada variasi 4 (konsentrasi

2,03

1,24 1,31 1,23

1,58

0,43

-0,43 -0,45

0,350,50

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

ΔT

(°C

)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


25

warna hitam sebesar 2% (60 ml)) sebesar 0,35 °C dan pada variasi 5 5

(konsentrasi warna hitam 3% (90 ml)) sebesar 0,50 °C.

Pada model penelitian variasi 2 (konsentrasi warna biru sebesar 1% (30

ml)) dan variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) setelah

dilakukan perhitungan didipatkan selisih antara suhu bak absorber dan suhu

kaca dengan suhu minus berdasarkan Gambar 4.3 diatas. Hal tersebut

disebabkan suhu kaca jauh lebih besar dibandingkan suhu bak absorber. Pada

bak absorber dilapisi oleh material berbahan karet sehingga membuat panas

yang diterima oleh karet merambat pada kaca yang menempel pada sisi

bagian atas bak absorber.


Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 1, 2, 3,4

dan 5)

Pada Gambar 4.4 dapat diketahui laju aliran panas penguapan pada

model penelitian dari seluruh variasi penelitian memiliki nilai lebih besar

52,37

38,86

61,16

51,42

43,3353,64 55,13

106,53

78,11

58,68

0

20

40

60

80

100

120

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

qu

ap(w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


26

dibandingkan model pembanding. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan

selisih laju aliran panas penguapan antara model penelitian dengan model

pembanding yakni 2% pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 42%, pada variasi

3 sebesar 74%, pada variasi 4 sebesar 52% dan pada variasi 5 sebesar 35%.

Suhu pada bak absorber yang lebih besar dari pada suhu kaca pada model

penelitian membuat proses penguapan berlangsung lebih cepat diikuti dengan

pengembunan yang terjadi membuat hasil air yang didapat lebih cepat

dihasilkan serta dengan hasil yang lebih banyak dibandingkan pada proses

penguapan maupun pengembunan yang terjadi pada model pembanding. Laju

penguapan sangat berpengaruh pada laju aliran panas penguapan yang akan

didapat. Hal ini dikarenakan semakin cepat laju penguapan maka semakin

besar laju aliran panas penguapan yang diperoleh.

Gambar 4.5. Perbandingan qkonv pada Model Pembanding dengan Model

Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 1, 2, 3,

4 dan 5)

5,164,60

4,474,37

6,09

3,57

4,72

6,93

5,49 5,67

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

qk

on

v(w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


27

Pada Gambar 4.5 dapat diketahui bahwa setelah dilakukan perhitungan

laju aliran panas konveksi pada model pembanding sebesar 5,16 watt pada

variasi 1, pada variasi 2 sebesar 4,60 watt , pada variasi 3 sebesar 4,47 watt,

pada variasi 4 sebesar 4,37 watt dan pada variasi 5 sebesar 6,09 watt. Pada

model penelitian sebesar 3,57 watt pada variasi 1 (konsentrasi warna kuning

sebesar 1% (30 ml)), pada variasi 2 (konsentrasi warna biru sebesar 1% (30

ml)) sebesar 4,72 watt, pada variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1%

(30 ml)) sebesar 6,93 watt, pada variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar

2% (60 ml)) sebesar 5,49 watt dan pada variasi 5 (konsentrasi warna hitam

sebesar 3% (90 ml)) sebesar 5,67 watt.

Pada model pembanding variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1%

(30 ml)) dan variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90 ml)) laju

aliran panas konveksi yang didapat dari perhitungan lebih besar dari pada

model penelitian. Hal ini disebabkan selisih tekanan pada bak absorber

dengan kaca yang terpaut jauh. Sehingga ketika dirata-rata perhari nilai yang

didapat lebih kecil dibandingkan dengan model pembanding yang memiliki

nilai selisih tekanan antara bak absorber dengan kaca rata-rata perhari yang

memiliki nilai yang jauh lebih besar.

Pada Gambar 4.6 dapat diketahui model pembanding memiliki laju aliran

panas radiasi yang lebih besar dibandingkan model penelitian yakni sebesar

0,0145 watt pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 0,0081 watt, pada variasi 3

sebesar 0,0138 watt, pada variasi 4 sebesar 0,0105 watt dan pada variasi 5

sebesar 0,0098 watt. Pada model penelitian sebesar 0,0050 watt pada variasi


28

1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)), pada variasi 2 (konsentrasi

warna biru sebesar 1% (30 ml)) sebesar -0,0046 watt, pada variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)), sebesar -0,0079 att pada

variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60 ml)) sebesar 0,0051 watt

dan pada variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90 ml)) sebesar

0,0054 watt.


ml)) dan 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) didapatkan nilai

laju aliran panas radiasi yang rendah dibandingkan variasi lainnya. Hal ini

disebabkan suhu pada kaca pada model penelitian lebih tinggi dibandingkan

dengan suhu pada kaca. Bagian dalam bak absorber yang dilapisi dari

material berbahan karet juga menyerap panas dari matahari dan terus

merambat pada kaca membuat suhu kaca terus bertambah dan membuat suhu

kaca memiliki suhu yang lebih besar dibandingkan suhu pada bak absorber.


29

Gambar 4.6. Perbandingan qrad pada Model Pembanding dengan Model


dan 5)

Gambar 4.7. Perbandingan qtotal pada Model Pembanding dengan Model


dan 5)

Pada Gambar 4.7 dapat diketahui laju aliran panas total pada model

pembanding setelah dilakukan perhitungan didapatkan hasil sebesar 57,55

watt pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 43,47 watt, pada variasi 3 sebesar

0,0145

0,0081

0,01380,0105

0,0098

0,00…

-0,0046

-0,0079

0,0051 0,0054

-0,0100

-0,0050

0,0000

0,0050

0,0100

0,0150

0,0200

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

qra

d(w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian

57,55

43,47

65,6555,80

49,4357,22

59,84

113,45

83,61

64,35

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

Kuning(1%)

Biru(1%)

Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

qto

tal(w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


30

65,65 watt, pada variasi 4 sebesar 55,80 watt dan pada variasi 5 sebesar 49,44

watt. Pada model penelitian didapatkan hasil laju aliran panas total sebesar

57,22 watt pada variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)),

pada variasi 2 (konsentrasi warna biru sebesar 1% (30 ml)) sebesar 59,84

watt, pada variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) sebesar

113,45 watt, pada variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60 ml))

sebesar 83,61 watt dan pada variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3%

(90 ml)) sebesar 64,35 watt.

Pada model pembanding variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1%

(30 ml)) laju aliran panas total yang didapat setelah melalui perhitungan lebih

besar dibandingkan hasil perhitungan yang diperoleh pada model penelitian.

Hal ini disebabkan laju aliran panas pengupan pada model pembanding lebih

besar dibandingkan model penelitian. Artinya, laju aliran panas penguapan

yang berlangsung pada model pembanding jauh lebih baik dibandingkan

model penelitian. Sehingga laju aliran panas total yang diperoleh pada model

pembanding lebih besar dibandingkan model penelitian.


31



dan 5)

Pada Gambar 4.8 dapat diketahui nilai koefisien konveksi pada model

pembanding setelah dilakukan perhitungan didapatkan hasil sebesar 2,55 watt

pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 3,71 watt, pada variasi 3 sebesar 3,42

watt, pada variasi 4 sebesar 3,55 watt. dan pada variasi 5 sebesar 3,86 watt.

Pada model penelitian diperoleh hasil koefisien konveksi sebesar 8,40 watt

pada variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)), pada variasi 2

(konsentrasi warna biru sebesar 1% (30 ml)) sebesar -10,93 watt, pada variasi

3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) sebesar -15,44 watt, pada

variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60 ml)) sebesar 15,59 watt

dan pada variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90 ml)) sebesar

11,34 watt.


ml)) dan 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) didapatkan nilai

2,55 3,713,42 3,55

3,86

8,40

-10,93

-15,44

15,59

11,34

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

Kuning(1%)

Biru(1%)

Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

hk

on

v (w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


32

koefisien konveksi yang sangat rendah. Hal ini disebabkan material berbahan

karet yang melapisi bagian dalam pada bak menyerap panas yang kemudian

panas tersebut merambat pada kaca, membuat suhu kaca terus bertambah

hingga melewati suhu pada bak absorber. Artinya, perpindahan panas yang

terjadi tidak dapat berlangsung secara konveksi melainkan sesuai massa

jumlah massa yang terus bertambah hingga mencapai dinding kaca. Setelah

itu proses penguapan dapat terjadi diikuti dengan proses pengembunan.

Pada Gambar 4.9 dapat diketahui bahwa setelah dilakukan perhitungan

nilai ΔT . hkonv pada model pembanding sebesar 5,16 watt. °C pada variasi 1,

pada variasi 2 sebesar 4,60 watt. °C , pada variasi 3 sebesar 4,47 watt. °C,

pada variasi 4 sebesar 4,37 watt. °C dan pada variasi 5 sebesar 6,09 watt. °C

. Pada model penelitian diperoleh nilai ΔT . hkonv sebesar 3,57 watt. °C pada

variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)), pada variasi 2

(konsentrasi warna biru sebesar 1% (30 ml)) sebesar 4,72 watt. °C , pada

variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) sebesar 6,93 watt. °C

, pada variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60 ml)) sebesar 5,49

watt. °C dan pada variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90 ml))

sebesar 5,67 watt. °C .


33



dan 5)

Pada model penelitian variasi 1 dan 5 nilai ΔT . hkonv yang didapat dari

perhitungan lebih besar dari pada model pembanding. Hal ini disebabkan

selisih tekanan pada bak absorber dengan kaca yang terpaut jauh. Sehingga

ketika dirata-rata perhari nilai yang didapat lebih kecil dibandingkan dengan

model penelitian yang memiliki nilai selisih tekanan antara bak absorber

dengan kaca rata-rata perhari yang memiliki nilai yang jauh lebih besar.

Pada Gambar 4.10 dapat diketahui nilai radiasi surya yang datang pada

model pembanding dan model penelitian setelah dilakukan perhitungan

didapatkan hasil sebesar 135,69 watt pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar

122,44 watt, pada variasi 3 sebesar 193,80 watt, pada variasi 4 sebesar 165,17

watt dan pada variasi 5 sebesar 135,26 watt. Dari hasil yang diperoleh

berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, energi surya yang datang

5,16

4,60 4,474,37

6,09

3,57

4,72

6,93

5,49 5,67

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam(1%)

Hitam(2%)

Hitam(3%)

ΔT

. h

kon

v(w

att.

°C

)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


34

berpengaruh pada nilai kalor baik uap, konveksi maupun radiasi. Semakin

besar nilai energi surya yang datang maka laju aliran panas penguapan, laju

aliran panas konveksi dan laju aliran panas radiasi semakin besar. Namun,

semakin besar energi surya yang datang besar efisiensi yang diperoleh

semakin kecil apabila panas hasil air dan panas laten pada penguapan jauh

memiliki nilai yang kecil.

Gambar 4.10. Perbandingan qtotal dengan G pada Model Pembanding

dengan Model Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna

(Variasi 1, 2, 3, 4 dan 5)

4.4 Analisis Pengaruh Warna Air terhadap Unjuk Kerja Variasi 1, 2, dan 3

Pemberian konsentrasi warna pada alat distilasi energi surya dengan

absorber jenis bak dapat mempengaruhi laju penguapan jauh lebih cepat. Hal

tersebut disebabkan pada model penelitian (bak berisi air berwarna) memiliki

tingkat absorbtivitas jauh lebih baik dibandingkan model pembanding (bak

berisi air biasa (air ledeng)) yang memiliki tingkat absorbtivitas yang jauh

57,5543,47

65,6555,80 49,43

57,2259,84

113,45

83,61

64,35

135,69122,44

193,80

165,17

135,26

0

50

100

150

200

250

Kuning(1%)

Biru (1%) Hitam (1%) Hitam (2%) Hitam (3%)

(wat

t)

Variasi

qtotal Model

Pembanding

qtotal Model

Penelitian

G Model

Pembanding &

Model Penelitian


35

lebih rendah. Pada penelitian ini didapatkan hasil air yang dihasilkan dari

model pembanding dan model penelitian.

Pada Gambar 4.11 dapat diketahui hasil air pada model pembanding

sebesar 0,63 liter (1,5 liter/m2/hari) pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 0,35

liter (0,83 liter /m2/hari), dan pada variasi 3 sebesar 0,74 liter (1,76

liter/m2/hari). Hasil air distilasi pada model penelitian sebesar 0,65 liter (1,55

liter/m2/hari) pada variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)),

pada variasi 2 (konsentrasi warna biru sebesar 1% (30 ml)) sebesar 0,5 liter

(1,19 liter/m2/hari), dan pada variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1%

(30 ml)) sebesar 1,3 liter (3,1 liter/m2/hari). Jika dilakukan perhitungan,

selisih air hasil distilasi pada model penelitian lebih besar dibandingkan

model pembanding sebesar 2% pada variasi 1, pada variasi 2 sebesar 42%,

dan pada variasi 3 sebesar 74%.

Hal yang mempengaruhi hasil air dari ketiga variasi ini adalah energi

surya yang diterima alat, laju aliran panas penguapan, selisih suhu bak

absorber dengan kaca, pada luasan absorber. Hasil air pada variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) memiliki nilai yang lebih besar

pada model penelitian karena suhu kaca yang lebih rendah daripada model

pembanding. Jika dibandingkan variasi 2 (konsentrasi warna biru sebesar 1%

(30 ml)) mendapatkan hasil air yang lebih sedikit dari variasi 1 (konsentrasi

warna kuning sebesar 1% (30 ml)) dan variasi 3 (konsentrasi warna hitam

sebesar 1% (30 ml)) karena panas matahari yang diterima pada variasi 2 jauh


36

lebih singkat dikarenakan cuaca yang tidak mendukung membuat proses

distilasi tidak optimal.

Gambar 4.11. Perbandingan Hasil Air pada Model Pembanding dengan

Model Penelitian (Variasi 1, 2, dan 3)

Gambar 4.12. Perbandingan Efisiensi pada Model Pembanding dengan

Model Penelitian (Variasi 1, 2, dan 3)

0,63

0,35

0,740,65

0,5

1,3

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Kuning (1%) Biru (1%) Hitam (1%)

Has

il (

lite

r)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian

39

32 32

40

45

55

0

10

20

30

40

50

60


Efi

sien

si (

%)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


37

Pada Gambar 4.12 dapat diketahui pada model penelitian variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) memiliki tingkat efisiensi jauh

lebih besar dibandingkan model pembanding, tanpa warna. Efisiensi terbesar

55 % pada model penelitian variasi ke 3 dengan konsentrasi warna hitam

sebesar 1% (30 ml). Selisih efisiensi pada model pembanding dengan model

penelitian pada variasi 1 sebesar 1%, variasi 2 sebesar 13%, dan variasi 3

sebesar 23%.

Model penelitian memiliki nilai efisiensi yang jauh lebih besar

dibandingkan model pembanding yang disebabkan perbedaan konsentrasi

pada air yang akan didistilasi. Pemberian konsentrasi warna pada model

penelitian membuat absorbtivitas pada alat jauh lebih efektif. Dikarenakan

panas matahari yang diserap jauh lebih besar membuat suhu pada absorber

bak menjadi tinggi dan proses penguapan menjadi lebih cepat diikuti dengan

pengembunan yang terjadi.


38


Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 1, 2, dan 3)

Dari hasil perhitungan laju aliran panas penguapan sesuai dengan

persamaan (4), didapatkan diagram seperti yang terdapat pada Gambar 4.13.

Selisih laju aliran panas penguapan yaitu sebesar 2% pada variasi 42 % pada

variasi 2, dan 74% pada variasi 3. Nilai quap akan mempengaruhi laju

penguapan. Semakin besar nilai quap, laju penguapan akan semakin besar.

4.5 Konsentrasi Warna Kuning Sebesar 1% (30 ml) pada Unjuk Kerja

Model Penelitian (Variasi 1)

Pada Gambar 4.12 dapat diketahui efisiensi model penelitian variasi 1

dengan konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml) lebih besar dibanding

model pembanding yang tanpa konsentrasi warna. Efisiensi terbesar yaitu

55% pada model penelitian variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1%

(30 ml)) dan selisih efisiensi model penelitian dan model pembanding pada

variasi 1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)) sebesar 1%.

52,37

38,86

61,16

53,64 55,13

106,53

0

20

40

60

80

100

120


qu

ap(w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


39

Pada Gambar 4.13, dapat dilihat hasil perhitungan rata-rata laju aliran

panas penguapan model pembanding dan model penelitian pada variasi 1

(konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)). Hasil laju aliran panas

penguapan terbesar didapatkan pada model penelitian dengan selisih 1,27

W/m2 (2%) dibanding model pembanding. Besaran nilai quap akan

mempengaruhi laju penguapan dan hasil air yang semakin besar. Pada hasil

perhitungan, nilai quap pada model pembanding variasi 1 (konsentrasi warna

kuning sebesar 1% (30 ml)) didapatkan hasil air yang terbanyak per luasan

absorber (1,55 kg/m2/hari).


Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 1)

2,55

8,40

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

Kuning (1%)

hk

on

v(w

att)

Variasi 1

Model Pembanding

Model Penelitian


40



Pada Gambar 4.14 dan 4.15 menunjukkan bahwa selisih suhu bak

absorber dengan kaca dan koefisien konveksi meningkat seiring berjalannya

waktu. Gambar 4.14 menunjukkan nilai hkonv pada model pembanding lebih

besar dibanding model penelitian. Jika dihubungkan dengan hasil air variasi

1 (konsentrasi warna kuning sebesar 1% (30 ml)). Gambar 4.13, hasil air yang

didapatkan model pembanding memiliki selisih yang besar dengan model

penelitian. Jika dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut

sebagai energi yang digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi

dari absorber ke kaca. Nilai ∆T dan hkonv dapat digambarkan dalam diagram:

-0,30

0,70

1,70

2,70

3,70

4,70

5,70

8 9 10 11 12 13 14 15 16

ΔT

(°C

)

Jam

Model Pembanding

Model Penelitian


41

Gambar 4.16. Perbandingan ΔT. hkonv pada Model Penelitian dengan Model

Pembanding pada Variasi Warna Air (Variasi 1)

Pada Gambar 4.16 menunjukkan nilai ΔT. hkonv pada model pembanding

lebih besar dibandingkan model penelitian. Hal ini disebabkan energi yang

digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi ke kaca terbesar pada

model pemabanding.

4.6 Konsentrasi Warna Biru Sebesar 1% (30 ml) pada Unjuk Kerja Model

Penelitian (Variasi 2)

Pada Gambar 4.12 dapat dilihat efisiensi model penelitian dengan

konsentrasi warna dibandingkan model pembanding tanpa konsentrasi warna.

Efisiensi 45,03% pada model pembanding dengan konsentrasi warna biru

sebesar 1% (30 ml). Selisih efisiensi model penelitian dengan model

pembanding sebesar 13,29%.

Pada Gambar 4.13 dari hasil perhitungan dapat dilihat rata-rata quap

model pembanding dan model penelitian pada variasi 2 (konsentrasi warna

5,16

3,57

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Kuning (1%)

ΔT

. h

kon

v (w

att.

°C

)

Variasi 1

Model Pembanding

Model Penelitian


42

biru sebesar 1% (30 ml)). Besaran quap akan mempengaruhi laju penguapan

diikuti dengan hasil semakin besar. Dari hasil perhitungan, nilai quap pada

model penelitian dapat menghasilkan hasil air harian yang lebih banyak yakni

sebesar 0,5 liter. Pada variasi 2 energi surya yang didapat tidak sama dengan

variasi yang lain, dikarenakan adanya perubahan cuaca pada saat ekperimen

berlangsung.

Pada Gambar 4.17 menunjukan bahwa hkonv pada model penelitian

mengalami penurunan hingga minus 10,93 disebabkan suhu kaca pada model

penelitian lebih besar dari pada suhu absorber bak model penelitian.

Sehingga jika dirata-rata perjam hasil hasil perhitungan yang didapat menjadi

minus. Pada Gambar 4.18 menunjukkan suhu pada model pembanding lebih

besar dibandingkan model penelitian.



3,71

-10,93-12,00

-10,00

-8,00

-6,00

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

Biru (1%)

hk

on

v(w

att)

Variasi 2

Model Pembanding

Model Penelitian


43



Gambar 4.19. Perbandingan ΔT. hkonv pada Model Pembanding dengan

Model Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 2)

Pada Gambar 4.19 dapat diketahui nilai ∆T.hkonv pada model penelitian

lebih besar dibanding model pembanding dengan selisih 0,12 watt. °C. Hal

ini menunjukkan bahwa energi yang digunakan untuk memindahkan panas

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

8 9 10 11 12 13 14 15

ΔT

(°C

)

Jam

Model Pembanding

Model Penelitian

4,60

4,72

4,52

4,54

4,56

4,58

4,60

4,62

4,64

4,66

4,68

4,70

4,72

4,74

Biru (1%)

ΔT

. h

kon

v(w

att.

°C

)

Variasi 2

Model Pembanding

Model Penelitian


44

secara konveksi ke kaca pada model pembanding lebih besar dibanding model

penelitian.



Pada Gambar 4.12 dapat dilihat efisiensi model penelitian variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) dengan konsentrasi warna lebih

besar dibanding model pembanding tanpa konsentrasi warna. Efisiensi

terbesar yaitu 55% pada model penelitian konsentrasi warna hitam sebesar

1%. Selisih efisiensi model pembanding dengan model penelitian pada variasi

3 sebesar 76%.

Model penelitian memiliki efisiensi yang lebih besar dibanding model

pembanding disebabkan oleh warna air mampu menyerap panas matahari

lebih optimal. Sehingga proses penguapan menjadi lebih cepat diikuti dengan

pengembunan yang terjadi pada kaca.


45



Pada Gambar 4.20 dapat dilihat nilai hkonv pada model pembanding lebih

besar dibanding model penelitian. Hal ini menunjukkan bahwa energi yang

digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi ke kaca pada model

pembanding lebih besar dibanding model penelitian. Pada Gambar 4.21

menunjukkan suhu pada model pembanding lebih besar dibandingkan model

penelitian.

3,42

-15,44

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

Hitam (1%)h

kon

v (w

att)

Variasi 3

Model Pembanding

Model Penelitian


46



Gambar 4.20 menunjukkan nilai koefisien konveksi pada model

pembanding lebih besar dibanding model penelitian. Jika dihubungkan

dengan hasil air (Gambar 4.13) variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1%

(30 ml)), hasil air yang didapatkan model penelitian memiliki selisih yang

besar jika dibandingkan dengan model pembanding. Jika dilakukan

perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai energi yang

digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke kaca.

Nilai ∆T dan hkonv dapat digambarkan dalam diagram:

-4,00

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

8 9 10 11 12 13 14 15 16ΔT

(°C

)

Jam

Model Pembanding

Model Penelitian


47


Model Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 3)

Pada Gambar 4.22, dapat diketahui nilai ∆T. hkonv pada model

penelitian lebih besar dibanding model pembanding. Setelah dilakukan

perhitungan didapatkan selisih ∆T.hkonv harian rata-rata sebesar 55%. Hal ini

menunjukkan bahwa energi yang digunakan untuk memindahkan panas ke

kaca secara konveksi pada model penelitian lebih besar dibanding model

pembanding.

4.8 Analisis Pengaruh Konsentrasi Warna Air Terhadap Unjuk Kerja

Variasi 3, 4, dan 5

Konsentrasi warna pada alat distilasi energi surya dengan absorber jenis

bak dapat mempengaruhi laju penguapan jauh lebih cepat. Hal tersebut

disebabkan pada model penelitian (bak berisikan air berwarna) memiliki

tingkat absorbtivitas jauh lebih baik dibandingkan model pembanding (bak

berisi air biasa(air ledeng)) yang memiliki tingkat absorbtivitas yang jauh

4,47

6,93

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Hitam (1%)

ΔT

. h

kon

v(w

att.

°C

)

Variasi 3

Model Pembanding

Model Penelitian


48

lebih rendah. Pemberian konsentrasi warna didapatkan hasil air yang

dihasilkan dari model pembanding dan model penelitian.

Gambar 4.23. Perbandingan Hasil Air pada Model Pembanding dengan

Model Penelitian (Variasi 3, 4, Dan 5)

Pada Gambar 4.23 dapat diketahui hasil air pada model pembanding

sebesar 0,74 liter (1,76 liter/m2/hari) pada variasi 3, pada variasi 4 sebesar

0,62 liter (1,48 liter/m2/hari), dan pada variasi 5 sebesar 0,52 liter (1,24

liter/m2/hari). Hasil air distilasi pada model penelitian sebesar 1,3 liter (3,1

liter/m2/hari) pada variasi 3 (konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)),

pada variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar 2% (60 ml)) sebesar 0,92 liter

(0,92 kg/m2.hari), dan pada variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3%

(90 ml)) sebesar 0,71 liter (0,71 kg/m2.hari). Jika dilakukan perhitungan,

selisih air hasil distilasi pada model penelitian lebih besar dibandingkan

model pembanding sebesar 76% pada variasi 3, pada variasi 4 sebesar 53%,

dan pada variasi 5 sebesar 37%.

0,74

0,62

0,52

1,3

0,95

0,71

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Hitam (1%) Hitam (2%) Hitam (3%)

Has

il (

lite

r)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


49

Hal yang mempengaruhi hasil air dari ketiga variasi ini adalah energi

surya yang diterima alat, laju aliran panas penguapan, selisih suhu bak

absorber dengan kaca, dan luasan absorber. Hasil air pada variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) memiliki nilai yang lebih besar

pada model penelitian karena suhu kaca yang lebih rendah daripada model

pembanding. Jika dibandingkan variasi 4 (konsentrasi warna hitam sebesar

2% (60 ml)) dan variasi 5 (konsentrasi warna hitam sebesar 3% (90 ml))

mendapatkan hasil air yang lebih sedikit dari variasi 3 dikarenakan panas

matahari pada saat eksperimen dalam kondisi konstan dan penyebaran energi

surya terserap secara merata oleh kaca. Hal ini membuat proses distilasi

berlangsung lebih optimal.

Gambar 4.24. Perbandingan Efisiensi pada Model Pembanding dengan

Model Penelitian (Variasi 3, 4, Dan 5)

Pada Gambar 4.24 dapat diketahui pada model penelitian variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) memilki tingkat efisiensi jauh

32 31 32

55

4743

0

10

20

30

40

50

60


Efi

sien

si (

%)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


50

lebih besar dibandingkan model pembanding, tanpa penambahan air

berwarna. Efisiensi terbesar 54,97 % pada model penelitian variasi ke 3

dengan konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml). Selisih efisiensi pada

model pembanding dengan model penelitian pada variasi 3 sebesar 23,41%,

variasi 4 sebesar 16,16%, dan variasi 5 sebesar 11,35%.

Model penelitian memiliki nilai efisiensi yang jauh lebih besar

dibandingkan model pembanding yang disebabkan perbedaan konsentrasi

pada air yang akan didistilasi. Pemberian konsentrasi warna pada model

penelitian membuat absorbtivitas pada alat jauh lebih efektif. Hal tersebut

dikarenakan panas matahari yang diserap jauh lebih besar membuat suhu pada

absorber bak menjadi tinggi dan proses penguapan menjadi lebih cepat

diikuti dengan pengembunan yang terjadi.

Dari hasil perhitungan quap sesuai dengan persamaan (4), didapatkan

diagram seperti yang terdapat pada Gambar 4.25 Selisih nilai quap yaitu

sebesar 74% pada variasi 3, pada variasi 4 sebesar 52 %, dan pada variasi 5

sebesar 34%. Nilai laju aliran panas penguapan (quap) akan mempengaruhi

laju penguapan. Semakin besar nilai quap, laju penguapan akan semakin besar.


51


Penelitian pada Variasi Warna Air (Variasi 3, 4, Dan 5)



Pada Gambar 4.24 dapat diketahui efisiensi model penelitian variasi 3

(konsentrasi warna hitam sebesar 1% (30 ml)) dengan konsentrasi warna lebih

besar dibanding model pembanding tanpa penambahan konsentrasi warna.

Efisiensi terbesar yaitu 55% pada model penelitian dengan konsentrasi warna

hitam sebanyak 30 ml atau 1%. Selisih efisiensi model penelitian dengan

model pembanding pada variasi 3 sebesar 76%.

Model penelitian memiliki efisiensi yang lebih besar dibanding model

pembanding disebabkan oleh warna air mampu menyerap panas matahari

lebih optimal. Sehingga proses penguapan menjadi lebih cepat diikuti dengan

pengembunan yang terjadi pada kaca.

61,16

51,42

43,33

106,53

78,11

58,68

0

20

40

60

80

100

120


qu

ap(w

att)

Variasi

Model Pembanding

Model Penelitian


52


Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi 3)



Pada Gambar 4.26 dan 4.27 menunjukkan nilai koefisien konveksi

(hkonv ) pada model pembanding lebih besar dibanding model penelitian. Jika

dihubungkan dengan hasil air variasi 3 (Gambar 4.23), hasil air yang

3,42

-15,44

-20,00

-15,00

-10,00

-5,00

0,00

5,00

Hitam (1%)

hk

on

v (w

att)

Variasi 3

Model Pembanding

Model Penelitian

-4,00

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

8 9 10 11 12 13 14 15 16ΔT

(°C

)

Jam

Model Pembanding

Model Penelitian


53

didapatkan model penelitian memiliki selisih yang besar jika dibandingkan

dengan model pembanding. Jika dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan

hkonv dapat disebut sebagai energi yang digunakan untuk memindahkan

panas secara konveksi dari absorber ke kaca. Nilai ∆T dan hkonv dapat

digambarkan dalam diagram:


Model Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi

3)

Pada Gambar 4.28, dapat diketahui nilai ∆T. hkonv pada model penelitian

lebih besar dibanding model pembanding. Setelah dilakukan perhitungan

didapatkan selisih ∆T.hkonv harian rata-rata sebesar 55%. Hal ini menunjukkan

bahwa energi yang digunakan untuk memindahkan panas ke kaca secara

konveksi pada model penelitian lebih besar dibanding model pembanding.

4,47

6,93

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Hitam (1%)

ΔT

. h

kon

v(w

att.

°C

)

Variasi 3

Model Pembanding

Model Penelitian


54



Pada Gambar 4.24 dapat diketahui efisiensi model penelitian dengan


Efisiensi 47% pada model penelitian dengan konsentrasi warna hitam

sebanyak 2% . Selisih efisiensi model penelitian dengan model pembanding

sebesar 16%.

Pada Gambar 4.25 dari hasil perhitungan dapat diketahui rata-rata quap

model pembanding dan model penelitian pada variasi 2. Besaran quap akan

mempengaruhi laju penguapan diikuti dengan hasil air yang semakin besar.

Pada hasil perhitungan, nilai quap pada model penelitian dapat menghasilkan

hasil air harian yang lebih banyak yakni sebesar 0,95 liter.

Pada Gambar 4.29 dan 4.30 menunjukkan nilai hkonv pada model

pembanding lebih besar dibanding model penelitian. Jika dihubungkan

dengan hasil air variasi 4 (Gambar 4.23), hasil air yang didapatkan model

penelitian memiliki selisih yang besar jika dibandingkan dengan model

pembanding. Jika dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut

sebagai energi yang digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi

dari absorber ke kaca.


55





3,55

15,59

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

Hitam (2%)

hk

on

v(w

att)

Variasi 4

Model Pembanding

Model Penelitian

-3,00

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

8 9 10 11 12 13 14 15 16

ΔT

(°C

)

Jam

Model Pembanding

Model Penelitian


56


Model Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna (Variasi

4)

Pada Gambar 4.31, dapat diketahui nilai ∆T. hkonv pada model penelitian

lebih besar dibanding model pembanding. Setelah dilakukan perhitungan

didapatkan selisih ∆T.hkonv harian rata-rata sebesar 26%. Hal ini menunjukkan

bahwa energi yang digunakan untuk memindahkan panas ke kaca secara

konveksi pada model penelitian lebih besar dibanding model pembanding.



Pada Gambar 4.24 dapat diketahui efisiensi model penelitian dengan


Efisiensi 43,38% pada model penelitian dengan konsentrasi warna hitam

sebesar 3% (90 ml). Selisih efisiensi model penelitian dengan model

pembanding sebesar 11%.

4,37

5,49

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Hitam (2%)

ΔT

. h

konv (

Wat

t. °

C)

Variasi 4

Model Pembanding

Model Penelitian


57

Pada Gambar 4.25 dari hasil perhitungan dapat diketahui rata-rata quap

model pembanding dan model penelitian pada variasi 2. Besaran laju aliran

panas penguapan akan mempengaruhi laju penguapan diikuti dengan hasil air

yang semakin besar. Pada hasil perhitungan, nilai quap pada model penelitian

dapat menghasilkan hasil air harian yang lebih banyak yakni sebesar 0,71

liter.

Terdapat beberapa faktor lain yang mempengaruhi unjuk kerja alat

distilasi pada variasi 5, digambarkan pada diagram:



3,86

11,34

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Hitam (3%)

hk

on

v(w

att)

Variasi 5

Model Pembanding

Model Penelitian


58



Pada Gambar 4.32 menunjukkan nilai hkonv pada model penelitian lebih

besar dibanding model pembanding. Jika dihubungkan dengan hasil air

variasi 4 (Gambar 4.23), hasil air yang didapatkan model penelitian memiliki

selisih yang besar jika dibandingkan dengan model pembanding. Jika

dilakukan perhitungan, perkalian ∆T dan hkonv dapat disebut sebagai energi

yang digunakan untuk memindahkan panas secara konveksi dari absorber ke

kaca. Nilai ∆T dan hkonv dapat digambarkan dalam diagram:

-1,50

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

8 9 10 11 12 13 14 15 16ΔT

(°C

)

Jam

Model Pembanding

Model Penelitian


59


Model Penelitian pada Variasi Konsentrasi Warna

(Variasi 5)

Pada Gambar 4.34 dapat diketahui nilai ∆T.hkonv pada model pembanding

lebih besar dibanding model penelitian dengan selisih 0,42 W. °C. Hal ini

menunjukkan bahwa energi yang digunakan untuk memindahkan panas

secara konveksi ke kaca pada model pembanding lebih besar dibanding model

penelitian.

6,09

5,67

5,40

5,50

5,60

5,70

5,80

5,90

6,00

6,10

6,20

Hitam (3%)

ΔT

. h

konv (

Wat

t. °

C)

Variasi 5

Model Pembanding

Model Penelitian


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap variasi konsentrasi

warna, maka dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya adalah:

1. Warna pada air distilasi membuktikan unjuk kerja pada model penelitian

mampu menghasilkan air distilasi lebih banyak dibandingkan model

pembanding. Pada penelitian ini didapatkan efisiensi terbaik pada model

penelitian pada variasi 3 dengan konsentrasi warna hitam sebesar 1%

(0,03 liter) berluasan 0,42 m2 yaitu 55% . Laju penguapan terbesar dari

seluruh variasi yang ada yaitu sebesar 106,53 watt pada model penelitian

variasi 3 dengan menggunakan konsentrasi warna hitam sebesar 1%

(0,03 liter).

2. Model penelitian dengan konsentrasi warna pada air yang akan

didistilasi mendapatkan hasil air yang lebih banyak. Pada penelitian ini,

model pembanding yang tidak menggunakan warna pada variasi 3

menghasilkan hasil air yang paling besar yaitu 0,74 liter (1,76

liter/m2.hari) dengan efisiensi sebesar 32%. Pada model penelitian

variasi 3 yang menggunakan konsentrasi warna menghasilkan hasil air

yang paling besar yaitu 1,3 liter (3,1 liter/m2.hari) dengan efisiensi

sebesar 55%.


61

5.2 Saran

Pada penelitian selanjutnya disarankan menggunakan alat ukur yang

lebih baik dan presisi agar data yang dihasilkan dapat lebih valid dan minim

kesalahan.


62

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed Z Al-Garni, et al., 2011. Effect of glass slope angle and water depth on

productivity of double slope solar still. Journal of Scientific & Industrial Research,

October, Volume 70, pp. 884-890.

Ali A. Badran, et al., 2005. A solar still augmented with a flat-plate collector.

Desalination, Volume 172, p. 227–234.

Anil Kr. Tiwari, G. T., 2006 . Effect of water depths on heat and mass transfer in a

passive solar still: in summer climatic condition. Desalination , Volume 195 , p.

78–94.

Arunkumar, T. et al., 2010. Study of thermo physical properties and an

improvement in production of distillate yield in pyramid solar still with boosting

mirror. Indian Journal of Science and Technology, August, 3(8), pp. 879-884.

Janarthanan, et al., 2006. Performance of floating cum tilted-wick type solar still

with the effect of water flowing over the glass cover. Desalination, Volume 190,

pp. 51-62.

Jansen J. Ted, 1995. Solar Engineering Techology. New Yersey 07632.

Ketut Astawa, dkk, 2011. Analisa Performansi Distilasi Air Laut Tenaga Surya

Menggunakan Penyerap Radiasi Surya Tipe Bergelombang Berbahan Dasar

Beton.

Kunze, H. H., 2001. A New Approach To Solar Desalination For Small- And

Medium-Size Use In RemoteAreas, Desalination, 139, pp 35-41.

Mitesh I. Patel, P. M. M. S. I., n.d. Effect of dye on distillation of a single slope

active solar still coupled with evacuated glass tube solar collector. International

Journal of Engineering Research and Applications, 1(3), pp. 456-460.

Mona M. Naim, M. A. A. E. K., 2002. Non-conventional solar stills Part 1. Non-

conventional solar stills with charcoal particles as absorber medium. Desalination,

Volume 153, pp. 55-64.


63

Pr. Kaabi Abdenacer, S. N., 2007 . Impact of temperature difference (water-solar

collector) on solar-still global efficiency. Desalination , Volume 209 , p. 298–305.

Widyatmoko Greogorius, 2018. Unjuk Kerja Distilasi Air Energi Surya Dengan

Kolektor Pipa Seri. Yogyakarta.


64

LAMPIRAN

Lampiran 1. Foto Alat Distilasi

Alat Penelitian (Tampak Belakang)

Alat Penelitian (Tampak Depan)


65

Alat Penelitian (Sisi Kiri)

Alat Penelitian (Sisi Kanan)


66

Lampiran 2. Alat Bantu Pengukuran

Microcontroller Arduino UNO

Sensor Temperatur


67

Lampiran 3. Tabel Uap A-8


68

Lampiran 3. Lanjutan Tabel Uap A-8

Sumber: Teknologi Rekayas Surya (halaman 210-211)


efek warna air pada unjuk kerja distilasi air ...i efek warna air pada unjuk kerja distilasi air...

Documents